JP2002256358A - 金属−セラミックス複合材料の製造方法 - Google Patents
金属−セラミックス複合材料の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 複合材料中にＭｇを含んでいても、そのＭｇ
の含有量を低減することのできる金属−セラミックス複
合材料の製造方法を提供すること。 【解決手段】 強化材であるセラミックス粉末またはセ
ラミックス繊維とマトリックスであるアルミニウム合金
とで作製した複合材料に、アルミニウムまたはＭｇを含
まないアルミニウム合金を接触させ、それを溶融するま
で加熱処理し、冷却した後、その接触したアルミニウム
またはアルミニウム合金を取り除くこととした金属−セ
ラミックス複合材料の製造方法。
の含有量を低減することのできる金属−セラミックス複
合材料の製造方法を提供すること。 【解決手段】 強化材であるセラミックス粉末またはセ
ラミックス繊維とマトリックスであるアルミニウム合金
とで作製した複合材料に、アルミニウムまたはＭｇを含
まないアルミニウム合金を接触させ、それを溶融するま
で加熱処理し、冷却した後、その接触したアルミニウム
またはアルミニウム合金を取り除くこととした金属−セ
ラミックス複合材料の製造方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属−セラミック
ス複合材料の製造方法に関し、特に複合材料中のＭｇの
含有量を低減することのできる金属−セラミックス複合
材料の製造方法に関する。
ス複合材料の製造方法に関し、特に複合材料中のＭｇの
含有量を低減することのできる金属−セラミックス複合
材料の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】最近、半導体製造装置等にセラミックス
粉末またはセラミックス繊維を強化材とし、アルミニウ
ムまたはアルミニウム合金をマトリックスとする金属−
セラミックス複合材料が使われ始められている。
粉末またはセラミックス繊維を強化材とし、アルミニウ
ムまたはアルミニウム合金をマトリックスとする金属−
セラミックス複合材料が使われ始められている。
【０００３】この複合材料の製造方法、特に金属として
アルミニウムをマトリックスとする複合材料の製造方法
としては、粉末冶金法、高圧鋳造法、真空鋳造法等の方
法が従来から知られている。しかし、これらの方法で
は、強化材であるセラミックスの含有率を高くできな
い、あるいは大型の加圧装置が必要である、もしくはニ
アネットの成形が困難である、コストが極めて高いなど
の理由によりいずれも満足できるものではなかった。
アルミニウムをマトリックスとする複合材料の製造方法
としては、粉末冶金法、高圧鋳造法、真空鋳造法等の方
法が従来から知られている。しかし、これらの方法で
は、強化材であるセラミックスの含有率を高くできな
い、あるいは大型の加圧装置が必要である、もしくはニ
アネットの成形が困難である、コストが極めて高いなど
の理由によりいずれも満足できるものではなかった。
【０００４】そこで最近では、上記問題を解決する製造
方法として、米国ランクサイド社が開発した非加圧金属
浸透法（ＰｒｉｍｅｘTM）がある。この方法は、ＳｉＣ
やＡｌ2Ｏ3などのセラミックス粉末で形成されたプリフ
ォームにＭｇを含むアルミニウム合金を接触させ、これ
をＮ2雰囲気炉中で７００〜９００℃の温度に加熱して
溶融したアルミニウム合金を浸透させる方法である。こ
れは、Ｍｇの化学反応を利用してセラミックス粉末と溶
融金属との濡れ性を改善し、機械的な加圧を行わなくて
もプリフォーム中に浸透できるという特徴があるので、
加圧装置が不要な優れた方法である。
方法として、米国ランクサイド社が開発した非加圧金属
浸透法（ＰｒｉｍｅｘTM）がある。この方法は、ＳｉＣ
やＡｌ2Ｏ3などのセラミックス粉末で形成されたプリフ
ォームにＭｇを含むアルミニウム合金を接触させ、これ
をＮ2雰囲気炉中で７００〜９００℃の温度に加熱して
溶融したアルミニウム合金を浸透させる方法である。こ
れは、Ｍｇの化学反応を利用してセラミックス粉末と溶
融金属との濡れ性を改善し、機械的な加圧を行わなくて
もプリフォーム中に浸透できるという特徴があるので、
加圧装置が不要な優れた方法である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
法では、Ｍｇを必須とするため、作製された複合材料中
には必ずＭｇを含むので、Ｍｇを嫌う半導体製造装置等
の業界では、その複合材料を使うことができ難いという
問題があった。
法では、Ｍｇを必須とするため、作製された複合材料中
には必ずＭｇを含むので、Ｍｇを嫌う半導体製造装置等
の業界では、その複合材料を使うことができ難いという
問題があった。
【０００６】本発明は、上述した金属−セラミックス複
合材料の製造方法が有する課題に鑑みなされたものであ
って、その目的は、複合材料中にＭｇを含んでいても、
そのＭｇの含有量を低減することのできる金属−セラミ
ックス複合材料の製造方法を提供することにある。
合材料の製造方法が有する課題に鑑みなされたものであ
って、その目的は、複合材料中にＭｇを含んでいても、
そのＭｇの含有量を低減することのできる金属−セラミ
ックス複合材料の製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記目的
を達成するため鋭意研究した結果、複合材料中に含むＭ
ｇを複合材料外に拡散移動させてしまえば、複合材料中
のＭｇを少なくすることができるとの知見を得て本発明
を完成するに至った。
を達成するため鋭意研究した結果、複合材料中に含むＭ
ｇを複合材料外に拡散移動させてしまえば、複合材料中
のＭｇを少なくすることができるとの知見を得て本発明
を完成するに至った。
【０００８】即ち、本発明は、強化材であるセラミック
ス粉末またはセラミックス繊維とマトリックスであるア
ルミニウム合金とで作製した複合材料に、アルミニウム
またはＭｇを含まないアルミニウム合金を接触させ、そ
れを溶融するまで加熱処理し、冷却した後、その接触さ
せたアルミニウムまたはアルミニウム合金を取り除くこ
とを特徴とする金属−セラミックス複合材料の製造方法
とすることを要旨とする。以下さらに詳細に説明する。
ス粉末またはセラミックス繊維とマトリックスであるア
ルミニウム合金とで作製した複合材料に、アルミニウム
またはＭｇを含まないアルミニウム合金を接触させ、そ
れを溶融するまで加熱処理し、冷却した後、その接触さ
せたアルミニウムまたはアルミニウム合金を取り除くこ
とを特徴とする金属−セラミックス複合材料の製造方法
とすることを要旨とする。以下さらに詳細に説明する。
【０００９】上記で述べたように、本発明の複合材料の
製造方法として、先ずＭｇを含む複合材料を作製し、そ
の作製した複合材料にアルミニウムまたはＭｇを含まな
いアルミニウム合金を接触させ、それを溶融するまで加
熱処理することにより、接触させたアルミニウムまたは
Ｍｇを含まないアルミニウム合金と複合材料中のＭｇを
含むアルミニウム合金とが溶着し、その溶着した部分を
通して複合材料中のＭｇが接触させたアルミニウムまた
はＭｇを含まないアルミニウム合金中に拡散移動するの
で、複合材料中のＭｇを低減することのできる製造方法
となる。
製造方法として、先ずＭｇを含む複合材料を作製し、そ
の作製した複合材料にアルミニウムまたはＭｇを含まな
いアルミニウム合金を接触させ、それを溶融するまで加
熱処理することにより、接触させたアルミニウムまたは
Ｍｇを含まないアルミニウム合金と複合材料中のＭｇを
含むアルミニウム合金とが溶着し、その溶着した部分を
通して複合材料中のＭｇが接触させたアルミニウムまた
はＭｇを含まないアルミニウム合金中に拡散移動するの
で、複合材料中のＭｇを低減することのできる製造方法
となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明の複合材料の製造方法をさ
らに詳しく述べると、先ず強化材であるセラミックス粉
末またはセラミックス繊維としてＳｉＣ、Ａｌ2Ｏ3、Ａ
ｌＮなどのセラミックス粉末またはセラミックス繊維を
用意し、これに浸透させるアルミニウム合金としてＭｇ
を含むアルミニウム合金のインゴットも用意する。そし
て、複合材料中のＭｇを低減するためのアルミニウムま
たはＭｇを含まないアルミニウム合金のインゴットも用
意する。
らに詳しく述べると、先ず強化材であるセラミックス粉
末またはセラミックス繊維としてＳｉＣ、Ａｌ2Ｏ3、Ａ
ｌＮなどのセラミックス粉末またはセラミックス繊維を
用意し、これに浸透させるアルミニウム合金としてＭｇ
を含むアルミニウム合金のインゴットも用意する。そし
て、複合材料中のＭｇを低減するためのアルミニウムま
たはＭｇを含まないアルミニウム合金のインゴットも用
意する。
【００１１】用意したセラミックス粉末またはセラミッ
クス繊維でプリフォームを形成する。得られたプリフォ
ームに用意したＭｇを含むアルミニウム合金のインゴッ
トを接触させ、それを窒素雰囲気中で７００〜９００℃
の温度で熱処理し、溶融したアルミニウム合金を非加圧
で浸透させ、冷却してＭｇを含む複合材料を作製する。
クス繊維でプリフォームを形成する。得られたプリフォ
ームに用意したＭｇを含むアルミニウム合金のインゴッ
トを接触させ、それを窒素雰囲気中で７００〜９００℃
の温度で熱処理し、溶融したアルミニウム合金を非加圧
で浸透させ、冷却してＭｇを含む複合材料を作製する。
【００１２】得られた複合材料に用意したアルミニウム
またはＭｇを含まないアルミニウム合金のインゴットを
接触させ、加熱処理する。加熱処理する雰囲気として
は、アルミニウムまたはアルミニウム合金を酸化させな
いために窒素雰囲気中またはアルゴン中が好ましい。そ
の加熱処理する温度としては、アルミニウムまたはアル
ミニウム合金を溶融させるため、７００〜９００℃程度
の温度でよい。加熱処理する時間はＭｇの拡散を十分行
うため、１２時間程度でよい。接触させるアルミニウム
合金中の成分については、Ｍｇだけを減少させることが
目的であるので、Ｍｇ以外の他の成分は複合材料と同じ
とした方がよい。この加熱処理することにより、複合材
料中のＭｇが減少する。
またはＭｇを含まないアルミニウム合金のインゴットを
接触させ、加熱処理する。加熱処理する雰囲気として
は、アルミニウムまたはアルミニウム合金を酸化させな
いために窒素雰囲気中またはアルゴン中が好ましい。そ
の加熱処理する温度としては、アルミニウムまたはアル
ミニウム合金を溶融させるため、７００〜９００℃程度
の温度でよい。加熱処理する時間はＭｇの拡散を十分行
うため、１２時間程度でよい。接触させるアルミニウム
合金中の成分については、Ｍｇだけを減少させることが
目的であるので、Ｍｇ以外の他の成分は複合材料と同じ
とした方がよい。この加熱処理することにより、複合材
料中のＭｇが減少する。
【００１３】複合材料に接触させたアルミニウムまたは
アルミニウム合金が複合材料に溶着されているため、そ
れを取り除く必要があるので、最後に研削機などで取り
除くことにより、Ｍｇの含有量を低減した複合材料が得
られる。なお、このＭｇを低減した複合材料にさらに上
記の加熱処理を繰り返し実施すれば、Ｍｇをさらに大幅
に減少させることができるし、Ｍｇの含有量を限りなく
ゼロに近くすることも可能である。
アルミニウム合金が複合材料に溶着されているため、そ
れを取り除く必要があるので、最後に研削機などで取り
除くことにより、Ｍｇの含有量を低減した複合材料が得
られる。なお、このＭｇを低減した複合材料にさらに上
記の加熱処理を繰り返し実施すれば、Ｍｇをさらに大幅
に減少させることができるし、Ｍｇの含有量を限りなく
ゼロに近くすることも可能である。
【００１４】以上の方法で金属−セラミックス複合材料
を作製すれば、Ｍｇの含有量を低減した複合材料が得ら
れる。
を作製すれば、Ｍｇの含有量を低減した複合材料が得ら
れる。
【００１５】
【実施例】以下本発明の実施例を具体的に挙げ、本発明
をより詳細に説明する。
をより詳細に説明する。
【００１６】（実施例１） （１）Ｍｇの含有量を低減した金属−セラミックス複合
材料の作製 強化材として＃１８０（平均粒径６６μｍ）の市販Ｓｉ
Ｃ粉末７０質量部と＃５００（平均粒径２５μｍ）の市
販ＳｉＣ粉末３０質量部を用い、それにバインダーとし
てコロイダルシリカ液をシリカ固形分が２重量部となる
量を添加し、それにさらに消泡剤としてフォーマスタＶ
Ｌ（サンノブコ社製）を０．２重量部、イオン交換水を
２４重量部加え、ポットミルで１２時間混合した。
材料の作製 強化材として＃１８０（平均粒径６６μｍ）の市販Ｓｉ
Ｃ粉末７０質量部と＃５００（平均粒径２５μｍ）の市
販ＳｉＣ粉末３０質量部を用い、それにバインダーとし
てコロイダルシリカ液をシリカ固形分が２重量部となる
量を添加し、それにさらに消泡剤としてフォーマスタＶ
Ｌ（サンノブコ社製）を０．２重量部、イオン交換水を
２４重量部加え、ポットミルで１２時間混合した。
【００１７】得られたスラリーを１００×１００×５０
ｍｍの成形体が得られるゴム型に流し込み、それを２４
時間静置し、ＳｉＣ粉末を沈殿させ、上済み液を布など
で除去した後、それを冷凍室に入れ、３０時間冷凍させ
て脱型した。得られた成形体を１０００℃の温度で焼成
してＳｉＣ粉末の充填率が７０体積％のプリフォームを
形成した。
ｍｍの成形体が得られるゴム型に流し込み、それを２４
時間静置し、ＳｉＣ粉末を沈殿させ、上済み液を布など
で除去した後、それを冷凍室に入れ、３０時間冷凍させ
て脱型した。得られた成形体を１０００℃の温度で焼成
してＳｉＣ粉末の充填率が７０体積％のプリフォームを
形成した。
【００１８】得られたプリフォームにＡｌ−１２Ｓｉ−
５Ｍｇ組成のアルミニウム合金のインゴットを接触さ
せ、それを窒素雰囲気中で８２５℃の温度で２４時間熱
処理し、溶融したアルミニウム合金を非加圧浸透させた
後、冷却して１００×１００×５０ｍｍの複合材料を作
製した。
５Ｍｇ組成のアルミニウム合金のインゴットを接触さ
せ、それを窒素雰囲気中で８２５℃の温度で２４時間熱
処理し、溶融したアルミニウム合金を非加圧浸透させた
後、冷却して１００×１００×５０ｍｍの複合材料を作
製した。
【００１９】その複合材料にＡｌ−１２Ｓｉ組成のアル
ミニウム合金のインゴットを複合材料と同じ重量接触さ
せ、それを窒素雰囲気中で８００℃の温度で１２時間加
熱処理して複合材料中のＭｇを減少させた後、その接触
させたアルミニウム合金を研削機で取り除きＭｇを低減
した複合材料を作製した。
ミニウム合金のインゴットを複合材料と同じ重量接触さ
せ、それを窒素雰囲気中で８００℃の温度で１２時間加
熱処理して複合材料中のＭｇを減少させた後、その接触
させたアルミニウム合金を研削機で取り除きＭｇを低減
した複合材料を作製した。
【００２０】（２）評価 得られたＭｇを低減する前の複合材料と低減した後の複
合材料から各々試験片を切り出し、その試験片を蛍光Ｘ
線分析装置で分析してアルミニウム合金中のＭｇの含有
量を調べた。その結果、Ｍｇを低減する前のＭｇの含有
量は５重量％であったものが２重量％に低減されている
ことが認められた。
合材料から各々試験片を切り出し、その試験片を蛍光Ｘ
線分析装置で分析してアルミニウム合金中のＭｇの含有
量を調べた。その結果、Ｍｇを低減する前のＭｇの含有
量は５重量％であったものが２重量％に低減されている
ことが認められた。
【００２１】（実施例２）Ｍｇを低減する前に使用する
アルミニウム合金の組成をＡｌ−５Ｍｇとし、Ｍｇを低
減するための接触させるアルミニウム合金の組成を純ア
ルミニウムとした他は実施例１と同様にＭｇを低減した
複合材料を作製し、評価した。その結果、Ｍｇを低減す
る前のＭｇの含有量は５重量％であったものが２重量％
に低減されていることが認められた。このことは、実施
例１を含めて述べると、本発明であれば、複合材料中の
Ｍｇを少なくすることができる製造方法とすることがで
きることを示している。
アルミニウム合金の組成をＡｌ−５Ｍｇとし、Ｍｇを低
減するための接触させるアルミニウム合金の組成を純ア
ルミニウムとした他は実施例１と同様にＭｇを低減した
複合材料を作製し、評価した。その結果、Ｍｇを低減す
る前のＭｇの含有量は５重量％であったものが２重量％
に低減されていることが認められた。このことは、実施
例１を含めて述べると、本発明であれば、複合材料中の
Ｍｇを少なくすることができる製造方法とすることがで
きることを示している。
【００２２】
【発明の効果】以上の通り、本発明の金属−セラミック
ス複合材料の製造方法であれば、複合材料中のＭｇの含
有量を低減することのできる製造方法とすることができ
るようになった。このことにより、この方法で作製され
た複合材料の半導体装置関係での使用が、これまで制限
されていたのが大幅に緩和されるようになった。
ス複合材料の製造方法であれば、複合材料中のＭｇの含
有量を低減することのできる製造方法とすることができ
るようになった。このことにより、この方法で作製され
た複合材料の半導体装置関係での使用が、これまで制限
されていたのが大幅に緩和されるようになった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ２２Ｃ 101:14 Ｃ２２Ｃ 101:14 101:04 101:04 101:16） 101:16） (72)発明者 小田野 直水 宮城県仙台市泉区明通３−７ セランクス 株式会社仙台工場 (72)発明者 樋口 毅 宮城県仙台市泉区明通３−７ セランクス 株式会社仙台工場 Ｆターム(参考） 4K020 AA05 AA06 AA08 AA22 AC01 BA05 BB02 BB22
Claims (1)
- 【請求項１】 強化材であるセラミックス粉末またはセ
ラミックス繊維とマトリックスであるアルミニウム合金
とで作製したＭｇを含む複合材料に、アルミニウムまた
はＭｇを含まないアルミニウム合金を接触させ、それを
溶融するまで加熱処理し、冷却した後、その接触させた
アルミニウムまたはアルミニウム合金を取り除くことを
特徴とする金属−セラミックス複合材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001057150A JP2002256358A (ja) | 2001-03-01 | 2001-03-01 | 金属−セラミックス複合材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001057150A JP2002256358A (ja) | 2001-03-01 | 2001-03-01 | 金属−セラミックス複合材料の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002256358A true JP2002256358A (ja) | 2002-09-11 |
Family
ID=18917073
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001057150A Pending JP2002256358A (ja) | 2001-03-01 | 2001-03-01 | 金属−セラミックス複合材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002256358A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109071819A (zh) * | 2016-04-28 | 2018-12-21 | 住友化学株式会社 | 组合物 |
-
2001
- 2001-03-01 JP JP2001057150A patent/JP2002256358A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109071819A (zh) * | 2016-04-28 | 2018-12-21 | 住友化学株式会社 | 组合物 |
| CN109071819B (zh) * | 2016-04-28 | 2021-09-21 | 住友化学株式会社 | 组合物 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20060808 |